林允寧甚至不知道自己是怎麼走出韓至淵辦公室的。

他只記得,當韓至淵問出“你的選擇是什麼”時,自己幾乎沒有猶豫,就選擇了那條更難走的路。

現在,十二月初金陵的冷風吹在臉上,讓他那因爲缺覺和過度思考而發熱的大腦冷靜了下來。

他的目標,從重生回來那一刻起就無比清晰

拿金牌,發文章,用無可爭議的學術能力,敲開美國頂尖大學的大門,拿到全額獎學金。

現在,一篇新的《物理評論快報》幾乎唾手可得。

只要將那個優美的理論模型整理髮表,他的申請材料上將再添一個重量級的砝碼,計劃幾乎板上釘釘。

可是,真的很不甘心啊!

林允寧站在唐仲英樓門口的臺階上,看着校園裏裹着厚厚冬衣來來往往的學生。

第一次感到自己不再只是一個重生的旁觀者。

而物理學,也不再僅僅是一塊充滿功利的敲門磚。

而是他在這個世界的新羈絆。

在發現界面聲子熱整流這個全新物理現象時,在親手構建優美的理論模型時,那種創造的快感,已經令他沉迷其中。

無法自拔。

上午,是國家集訓隊第五輪實驗考試。

今天的題目是“基於鎖相放大技術的微弱信號測量”。

林允寧坐在最後一排的角落,看着實驗臺上的儀器,腦子裏想的卻是另一件事:

如何才能“看到”那個僅存在於理論中的、微米尺度的“聲子熱點”?

所有他熟悉的實驗技術??拉曼光譜、X射線衍射、電學輸運測量??都像廣角鏡頭,只能探測到宏觀的平均化信號。

在一個微觀尺度下,去直接觀測一羣聲子的非平衡分佈?

這感覺就像,在一整個蜂巢劇烈振動時,試圖只測量其中某一隻蜜蜂翅膀的溫度。

這怎麼可能?

很快,監考老師顧偉宣佈考試開始。

集訓隊員們,立刻開始了忙碌。

許嘉誠深吸一口氣,迅速瀏覽了一遍發下來的實驗要求。

核心任務不復雜,但當他打開示波器,看到屏幕上那條被噪聲徹底淹沒的信號線時,眉頭立刻擰成了一個疙瘩。

信號太弱了。

屏幕上,代表信號幅值的數字亂跳,相位讀數更是在0到360度之間毫無規律地漂移。

他嘗試着調整積分時間常數,想讓信號穩定下來,但結果只是讓數字跳動的頻率變慢了一些,那毫無規律的起伏卻絲毫沒有減弱。

他身旁的周衍眉頭緊鎖,正在用紙筆飛快地計算着什麼。

而另一邊,衛驍,也罕見地停下了手中的操作,盯着儀器,陷入了長久的沉默。

整個考場的氣氛有些壓抑。

監考席上,擔任這次實驗監考老師的顧偉,正與西蜀省一位帶隊老師低聲交流。

“顧老師,這次是不是有點太狠了?白教授這次是下了死手啊。”

那位老師看着學生們普遍束手無策的樣子,有些不忍。

顧偉推了推眼鏡,壓低聲音道:

“不狠不行。到了IPO的賽場上,你永遠不知道會遇到什麼稀奇古怪的設備。白教授這是在提前給他們打預防針。”

他頓了頓,目光掃過那些不斷跳動的屏幕,道出了“陷阱”的核心:

“光學斬波器的電機,我們故意沒做屏蔽,它的轉速有微小的抖動,參考信號的相位自然就穩不住。”

“調製頻率也刻意設在了50赫茲附近,正好跟電網工頻串擾,而且落在了光電探測器1/f噪聲的“角頻率”之內,低頻噪聲被放大了好幾個數量級。”

“最麻煩的是,探測器在信號強區有輕微的非線性,會把幅度的噪聲(AM)耦合到相位(PM)上去。

“這幾招組合拳下來,想得到穩定讀數,比登天還難。”

就在整個實驗室都陷入一片焦灼之時,林允寧終於從深思中回過神來。

他沒有像其他人那樣急於調整參數,而是靜靜地觀察了足足一分鐘。

屏幕上,信號的瘋狂跳動在他眼中逐漸分解爲幾個可能的獨立成分:

來自電網的50Hz工頻干擾、來自電機抖動的低頻相位噪聲,以及來自探測器本身的1/f噪聲........

問題,大概就出在這幾處。

他接下來的操作,卻讓所有人大跌眼鏡。

他直接斷開了信號源的輸入線。

“林神仙在幹嘛?又有什麼騷操作了?”

許嘉誠眼角的餘光瞥見這一幕,心裏一驚。

只見林允寧拿起筆,在草稿紙上畫了一個簡單的座標系,橫軸是頻率,縱軸是噪聲功率。

然後,他開始緩慢地轉動光學斬波器的頻率控制旋鈕,眼睛一眨不眨地盯着鎖相放大器上的噪聲讀數。

他在測量純粹的噪聲。

隨着頻率從幾十赫茲緩慢掃到幾千赫茲,他手中的筆也在草稿紙上移動,一個個數據點被迅速記錄下來,很快,一張噪聲功率譜的草圖便躍然紙上。

圖上,50赫茲附近,一個巨大的隆起異常顯眼。

而當頻率超過1000赫茲後,整個譜線變得平坦。

“原來在這兒。”

林允寧自語一句,沒有任何猶豫,直接將斬波器的調製頻率,從默認的50赫茲調到了2375赫茲??那片被他畫出來的“靜區”。

效果立竿見影。

他重新接上信號線,屏幕上原本瘋狂起伏的信號幅值,立刻穩定了一半以上。

第一步,繪製噪聲地圖,避開雷區。

但這還沒完。信號幅值雖然穩定了,但相位依舊在漂移。

林允寧打開了鎖相放大器的正交(X/Y)輸出模式,並將數據通過GPIB接口導入到自己的筆記本電腦上。

屏幕上,那個代表信號量位置的光點,繞着一箇中心點,毫無規律地亂竄。

他沒有去碰任何硬件,而是在控制電腦上調出了默認的簡易鎖相軟件。

屏幕上,那個瘋狂擺動的光點,像是被一隻無形的手瞬間按住,經過幾次微小的掙扎後,被“釘”在了座標系的第一象限。

第二步,軟件馴服硬件,鎖住相位。

"......"

許嘉誠已經看得目瞪口呆,感覺自己的操作像個原始人。

然而,林允寧最驚人的一步,纔剛剛開始。

他從旁邊的備用器材箱裏,拿出了一臺惠普的信號發生器,用一根BNC線,直接連接到了光學斬波器控制器的“參考信號”輸出端。

然後,他設定了一個頻率高達幾十千赫茲、幅度卻極其微弱的高斯白噪聲,按下了“輸出”鍵。

他竟然在往系統裏,主動注入噪聲!

“瘋了!林神仙瘋了!”

許嘉誠眼珠子都快瞪出來了,他隔着老遠,對着身旁的周衍壓着嗓子吼道,“他在往參考通道裏注入噪聲!嫌噪聲還不夠大嗎?!”

監考席上的顧偉也皺起了眉頭,他甚至以爲林允寧在胡鬧,剛想站起身制止,腳步卻猛地頓住了。

他的眼神,在短短一秒鐘內,從疑惑,變爲震驚,最後化作了難以置信。

“抖動(Dither).....他竟然知道用抖動信號來線性化ADC的死區?!”

顧偉的心臟猛地一跳。

這根本不是教科書上的內容!

這是一種只在頂級射電天文臺或者引力波探測實驗室,爲了解決極微弱信號在模數轉換器(ADC)死區附近的非線性失真問題,纔會用到的高級工程技巧!

這小子到底是什麼怪物?

林允寧內心卻相當平靜,思路也同樣清晰:

探測器的非線性導致了微弱信號的測量誤差。

用一個遠高於奈奎斯特採樣頻率的高頻白噪聲,將信號的工作點隨機地‘抬’出非線性區,抖動噪聲本身可以通過後續的數字低通濾波輕易濾除。

這是最優解。

很快,他完成了所有“調試”,這纔像一個剛做完熱身的運動員,不慌不忙地按下了“開始測量”的按鈕。

屏幕上,一條平滑得如同鏡面般的曲線,開始緩慢而穩定地延伸。

十五分鐘後,測量結束。

林允寧不僅得到了一條完美的數據,作爲報告的收尾,他甚至還隨手畫出了一張艾倫方差(Allan Deviation)的草圖,用無可辯駁的數據證明,他的測量誤差,已經達到了由散粒噪聲主導的物理理論極限。

這份報告,不像一份學生答卷。

它更像一篇出自資深儀器工程師之手的測試論文。

提交報告後,林允寧回到座位,看着自己草稿紙上的噪聲功率譜和艾倫方差曲線,心中忽然一動。

【天賦:靈感洞察LV.1已激活!】

這麼多次物理實驗,不斷和噪聲打交道,他終於有了新的靈感。心中一個模糊的方法論,在這一刻變得清晰。

“噪聲並非完全混沌。它的頻譜形態、隨時間演化的統計特性,同樣可能攜帶着系統的信息。

“面對未知,首要任務不是消滅噪聲,而是傾聽它,識別它,然後才能利用它,規避它......”

就在他總結了自己實驗方法論的同時,系統忽然跳出一行小字:

【你對於噪聲的理解,已經上升到了方法論的層次,融入了物理直覺之中!】

【實驗物理學:LV.2範式掌握-> LV.3直覺洞察!】

考試結束的鈴聲響起。林允寧收拾好東西,剛打開手機,就收到了未讀消息。

他打開翻蓋,是一條短信,來自陳正平。

【林師弟,考完試趕緊來實驗室一趟,蘇黎世聯邦理工的裏希特教授到了,正坐在韓老師辦公室呢,點名要見你。】